磁场材料
一、磁场
磁场是一种看不见、摸不着的特殊物质，磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。

磁场具有波粒的辐射特性。

磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用接触就能发生作用。

电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。

由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。

用现代物理的观点来考察，物质中能够形成电荷的终极成分只有电子（带单位负电荷）和质子（带单位正电荷），因此负电荷就是带有过剩电子的点物体，正电荷就是带有过剩质子的点物体。

运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。

例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。

二、历史沿革
虽然很早以前，人类就已知道磁石和其奥妙的磁性，最早出现的几个学术性论述之一，是由法国学者皮埃·德马立克（Pierre de Maricourt）于公元1269 年写成[notes 3]。

德马立克仔细标明了铁针在块型磁石附近各个位置的定向，从这些记号，又描绘出很多条磁场线。

他发现这些磁场线相会于磁石的相反两端位置，就好像地球的经线相会于南极与北极。

因此，他称这两位置为磁极[2]。

几乎三个世纪后，威廉·吉尔伯特主张地球本身就是一个大磁石，其两个磁极分别位于南极与北极。

出版于1600 年，吉尔伯特的巨著《论磁石》（De Magnete）开创磁学为一门正统科学学术领域。

于1824年，西莫恩·泊松发展出一种物理模型，比较能够描述磁场。

泊松认为磁性是由磁荷产生的，同类磁荷相排斥，异类磁荷相吸引。

他的模型完全类比现代静电模型；磁荷产生磁场，就如同电荷产生电场一般。

这理论甚至能够正确地预测储存于磁场的能量。

尽管泊松模型有其成功之处，这模型也有两点严重瑕疵。

第一，磁荷并不存在。

将磁铁切为两半，并不会造成两个分离的磁极，所得到的两个分离的磁铁，每一个都有自己的指南极和指北极。

第二，这模型不能解释电场与磁场之间的奇异关系。

于1820年，一系列的革命性发现，促使开启了现代磁学理论。

首先，丹麦物理学家汉斯·奥斯特于7月发现载流导线的电流会施加作用力于磁针，使磁针偏转指向。

稍后，于9月，在这新闻抵达法国科学院仅仅一周之后，安德烈·玛丽·安培成功地做实验展示出，假若所载电流的流向相同，则两条平行的载流导线会互相吸引；否则，假若流向相反，则会互相排斥。

紧接着，法国物理学家让·巴蒂斯特·毕奥和菲利克斯·沙伐于10月共同发表了毕奥-萨伐尔定律；这定律能够正确地计算出在载流导线四周的磁场。

1825年，安培又发表了安培定律。

这定律也能够描述载流导线产生的磁场。

更重要的，这定律帮助建立整个电磁理论的基础。

于1831年，麦可·法拉第证实，随着时间演进而变化的磁场会生成电场。

这实验结果展示出电与磁之间更密切的关系。

从1861年到1865之间，詹姆斯·麦克斯韦将经典电学和磁学杂乱无章的方程加以整合，发展成功麦克斯韦方程组。

最先发表于他的1861年论文《论物理力线》，这方程组能够解释经典电学和磁学的各种现象。

在论文里，他提出了“分子涡流模型”，并成功地将安培定律加以延伸，增加入了一个有关于位移电流的项目，称为“麦克斯韦修正项目”。

由于分子涡包具有弹性，这模型可以描述电磁波的物理行为。

因此，麦克斯韦推导出电磁波方程。

他又计算出电磁波的传播速度，发现这数值与光速非常接近。

警觉的麦克斯韦立刻断定光波就是一种电磁波。

后来，于1887年，海因里希·鲁道夫·赫兹做实验证明了这事实。

麦克斯韦统一了电学、磁学、光学理论。

虽然，有了极具功能的麦克斯韦方程组，经典电动力学基本上已经完备，在理论方面，二十世纪带来了更多的改良与延伸。

阿尔伯特·爱因斯坦，于1905年，在他的论文里表明，电场和磁场是处于不同参考系的观察者所观察到的同样现象（帮助爱因斯坦发展出狭义相对论的思想实验，关于其详尽细节，请参阅移动中的磁铁与导体问题）。

后来，电动力学又与量子力学合并为量子电动力学。

1820年丹麦物理学家奥斯特发现在通电的导体周围存在着磁场，从而知道了电和磁相互依存的关系。

由导体中电流所产生的磁场的极性和电流的流动方向有关，它服从右手法则。

三、地球的磁场
地磁是一种地球所具有的磁性现象。

罗盘指南和磁力探矿都是地磁的利用。

地磁又称“地球磁场”或“地磁场”,指地球周围空间
分布的磁场。

地球磁场近似于一个位于地球中心的磁
偶极子的磁场。

它的磁南极（S）大致指向地理北极附
近，磁北极（N）大致指向地理南极附近。

地表各处
地磁场的方向和强度都因地而异。

地磁强度由赤道向
两极呈现由低到高的态势，即低纬度地区磁场低，高
纬度地区磁场高。

赤道附近磁场最小（约为0.3－0.4
奥斯特），两极最强（约为0.7奥斯特）。

其磁力线
分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的，两极附近
则与地表垂直，地球表面的磁场受到各种因素的影响
而随时间发生变化，地磁的南北极与地理上的南北极
相反。

四、磁场的特点
1、磁场的基本特点：对放入其中的磁体、电流产生力的作用。

磁体与磁体间、通电导体与磁体间、通电导体和通电导体间的相互作用是通过磁场发生的。

2、磁场的方向：当把小磁针放在磁场中不同位置时，小磁针N极指的方向一般不同，所以磁场中各点的方向一般不同。

物理学上规定，在磁场中某一点，自由转动的小磁针静止时北极所指的方向就是该点的磁场方向。

3、磁场的客观性：磁场是磁体电流和运动电荷周围存在的一种特殊物质，说它特殊是因为它和我们常见的由分子、原子、离子组成的物质不同，它不是以微粒形势存在，而是一种“场”的形势存在；说它是“物质”是因为它和我们常见的实物一样，具有能量，能对放入其中的磁体、电流和运动的电荷有力的作用，是不以人的意志伟转移而客观存在的东西。

4、磁化作用：磁化是是原来不具有磁性的物质获得磁性的过程。